6. Ke dalam 40 mL larutan HCl dengan pH =1, ditambahkan 40 mL larutan NH, dengan pH = 11 + log 2 maka didapat pH campuran sebesar ... (K, NH3(aq) = 1,0 x 10-5) A. 5 – log 6 D. 9 + log 3 B. 5 - log 3 E. 9 - log 3 C. 12 – log 1 

Di soal ini kita diminta untuk menentukan pH campuran antara asam \(HCl\) dan \(NH_3\), sehingga konsep yang digunakan adalah penyangga basa.

Penjelasan Konsep

Siapa disini yang suka makan makanan yang rasanya masam? Seperti buah-buahan mentah untuk dirujak misalnya, atau yang hobi minum minuman bersoda? Nah, dalam buah yang rasanya masam dan minuman bersoda mengandung senyawa asam yang dapat menurunkan pH. Hmm, dapat menurunkan pH? Bahaya dong kalau dikonsumsi? Eits, tenang dulu, asalkan kita gak berlebihan makannya, tubuh kita punya sistem yang bisa menangkal penurunan atau kenaikan pH secara drastis, yaitu karena ada larutan penyangga dalam tubuh. Apa itu larutan penyangga? Larutan penyangga adalah larutan yang cenderung dapat mempertahankan nilai pH kalau ditambahkan sedikit asam, basa, ataupun diencerkan.

Dalam ilmu kimia, larutan penyangga juga sering disebut dengan sistem buffer. Bagaimana ya caranya larutan penyangga bisa menyangga perubahan pH yang drastis? Oke, misalnya dalam tubuh kita ada sistem penyangga karbonat yaitu \(H_2CO_3\) dan \(HCO_3^-\). \(H_2CO_3\) adalah asam, sedangkan \(HCO_3^-\) adalah basa konjugasi dari \(H_2CO_3\). 

Nah, saat kita makan atau minum yang bersifat asam, maka ion \(H^+\) yang dibawa dari makanan atau minuman tersebut akan ditangkap oleh komponen penyangga yang bersifat basa, reaksinya bisa dituliskan sebagai berikut:

\(HCO_3^- + H^+ → H_2CO_3\)

Kalau kita mengonsumsi makanan atau minuman yang bersifat basa bagaimana? Ion \(OH^-\) yang dibawa oleh makanan atau minuman tadi akan ditangkap oleh komponen penyangga dalam tubuh kita yang bersifat asam, reaksinya bisa kita lihat seperti berikut:

\(H_2CO_3 + OH^- → HCO_3^- + H_2O\)

Jadi, seperti itu ya cara kerja larutan penyangga. Sekarang kita pelajari yuk jenis-jenis larutan penyangga. Nah, sesuai komponennya, penyangga dibagi jadi dua jenis nih, ada penyangga asam dan penyangga basa.

1) Penyangga asam adalah campuran asam lemah dan basa konjugasinya. Bisa juga merupakan hasil reaksi antara asam lemah berlebih dengan basa kuat.
Contoh: penyangga asam \(H_2PO_4^- dan HPO_4^{2-}\) (penyangga dalam cairan inti sel)

2) Penyangga basa adalah campuran basa lemah dan asam konjugasinya. Bisa juga merupakan hasil reaksi antara basa lemah berlebih dengan asam kuat.
Contoh: penyangga basa \(NH_4OH dan NH_4^+\)

Sekarang sudah mulai terbayang ya tentang larutan penyangga. Meskipun penyangga bisa mempertahankan pH, bukan berarti pH larutan gak berubah sama sekali ya ketika ditambahkan sedikit asam, basa, atau diencerkan. Ada perubahannya, tapi gak signifikan. Nah, sekarang kita pahami yuk cara menentukan pH penyangga asam dan basa:

1) pH penyangga asam:
<img src="https://storage.pahamify.com/DoubtSolving/production/CourseId-3/ChapId-80/LessonId-74/ModuleId-2/QuestionCode-21HIOMEQH9M/pH penyangga asam.png" />

2) pH penyangga basa:
<img src="https://storage.pahamify.com/DoubtSolving/production/CourseId-3/ChapId-80/LessonId-74/ModuleId-2/QuestionCode-21HIOMEQH9M/pH penyangga basa.png" />

Nah, sekarang untuk bisa menjawab soal ini, kita tuliskan dulu ya data yang diketahui:
V \(HCl\) = 40 mL
pH \(HCl\) = 1
V \(NH_3\) = 40 mL
pH \(NH_3\) = 11 + log 2
Kb \(NH_3\) = \(10^{-5}\)

Pertama-tama kita harus hitung dulu nih molaritas dari HCl berdasarkan pH-nya:
pH = - log \([H^+]\)
1 = - log \(10^{-1}\)
\([H^+]\) = \(10^{-1}\) M
\(HCl → H^+ + Cl^-\)

Karena koefisien \(HCl\) = \(H^+\), maka konsentrasinya juga sama.
Jadi, M \(HCl\) = \(10^{-1}\) M
Mol \(HCl\) = M × V = \(10^{-1}\) × 40 = 4 mmol

Selanjutnya, kita hitung molaritas dari \(NH_3\) berdasarkan pH-nya:
pH = 14 – pOH
11 + log 2 = 14 – pOH 
pOH = 14 – (11 + log 2) = 3 – log 2
pOH = - log \([OH^-]\)
3 – log 2 = - log \([OH^-]\)
- log 2 × \(10^{-3}\) = - log \([OH^-]\)
\([OH^-]\) = 2 × \(10^{-3}\) M
<img src="https://storage.pahamify.com/DoubtSolving/production/CourseId-3/ChapId-80/LessonId-74/ModuleId-2/QuestionCode-21HIOMEQH9M/M NH3.png" />

\(NH_3\) dalam air akan membentuk \(NH_4OH\) sehingga bentuk reaksi ionisasinya:
\(NH_4OH → NH_4^+ + OH^-\)

Jadi, M \(NH_4OH\) = \(4×10^{-1}\) M
Mol \(NH_4OH\) = M x V = \(4×10^{-1}\) × 40 = 16 mmol

Kalau kita sudah menghitung molnya, sekarang kita buatkan persamaan mula-mula reaksi sisa ya:
<img src="https://storage.pahamify.com/DoubtSolving/production/CourseId-3/ChapId-80/LessonId-74/ModuleId-2/QuestionCode-21HIOMEQH9M/mrs.png" />

Di akhir reaksi, terdapat sisa basa lemah \(NH_4OH\) dan garam \(NH_4Cl\) yang mengandung asam konjugat \(NH_4^+\) sehingga disebut dengan penyangga basa.

Ionisasi garam:
\(NH_4Cl → NH_4^+ + Cl^-\)
Karena koefisien \(NH_4Cl dan NH_4^+\) sama, maka molnya juga sama.
pH penyangga basa dapat dihitung dengan:
<img src="https://storage.pahamify.com/DoubtSolving/production/CourseId-3/ChapId-80/LessonId-74/ModuleId-2/QuestionCode-21HIOMEQH9M/pH penyangga basa angka.png" />

Pembahasan